HEMIJSKI FAKULTET UNIVERZITET U BEOGRADU

POLICIKLIČNI ALKANI KAO INDIKATORI PRISUSTVA ZAGAĐUJUĆIH SUPSTANCI NAFTNOG TIPA U ŽIVOTNOJ SREDINI

-Magistarski rad-

Branko B. Mikašinović

Beograd, 2016.

KOMISIJA: ______________________________

dr Branimir Jovančicević, redovni profesor Hemijskog fakulteta, Univerziteta u Beogradu, mentor

______________________________ dr Ksenija Stojanović, vanredni profesor Hemijskog fakulteta, Univerziteta u Beogradu

_______________________________

dr Milica Kašanin-Grubin, naucni saranik, IHTM

Ovaj magistarski rad urađen je na Katedri za primenjenu hemiju, Hemijskog Fakuleta Univerziteta u Beogradu.

Temu ovog rada predložio je profesor dr Branimir Jovančićević, kome se najiskrenije zahvaljujem za pruženu stručnu pomoć i korisne sugestije tokom izrade ove teze.

Takodje se zahvaljujem svim kolegama članovima Katedre za primenjenu hemiju i Centra za hemiju IHTM na svestranoj pomoći i na mnogim korsisnim sugestijama.

SADRŽAJ

I UVOD ..................................................................................................................................... 1

II TEORIJSKI DEO ................................................................................................................ 2

II 1. Organska supstanca geosfere ............................................................................................. 2

II 1.1. Transformacija organske supstance geosfere i postanak nafte .................................... 3

II 1. 2. Sastav nafte i organsko-geohemijski parametri .......................................................... 4

II 1.2.1. Biomarkeri .............................................................................................................. 10

II 1.2.1. 1. n-Alkani .......................................................................................................... 11

II 1.2.1. 2. Izoprenoidni alkani ......................................................................................... 14

II 1.2.1. 3. Policiklični alkani ........................................................................................... 15

II 1.2.1. 4. Aromatični ugljovodonici ............................................................................... 23

II 1.3. Nafta kao zagađujuća supstanca ................................................................................ 24

II 1.3. 1. Identifikacija naftnih zagađujućih susptanci u životnoj sredini ........................ 26

II 1.3. 2. Sudbina naftnih polutanata u životnoj sredini ................................................... 28

III NAŠI RADOVI ................................................................................................................. 30

III 1. Ispitivani uzorci ........................................................................................................... 31

III 2. Eksperimenatalni deo sa rezultatima ........................................................................... 32

III 2.1. Određivanje sadržaja bitumenske frakcije u uzorcima podzemnih voda ekstrakcijom u levku za odvajanje.................................................................................... 32

III 2.2. Određivanje grupnog sastava izolovane organske supstance iz uzoraka podzemnih voda metodom hromatografije na stubu ..................................................... 33

III 2.3. Gasnohromatografska (GC) analiza frakcije zasićenih ugljovodonika uzoraka podzemnih voda ................................................................................................................ 33

III 2.4. Gasnohromatografsko-masenospektrometrijska (GC-MS) analiza frakcije zasićenih ugljovodonika ekstrakta uzoraka podzemnih voda ........................................... 34

IV DISKUSIJA O REZULTATIMA ................................................................................... 36

V ZAKLJUČAK..................................................................................................................... 46

VI LITERATURA ................................................................................................................. 47

1

I UVOD

Zagađenje životne sredine predstavlja jedan od najvećih i najznačajnijih problema

čovečanstva decenijama unazad. Tehnološki razvoj, kao i rast ljudske populacije, dovode do

sve većeg stepena zagađenja životne sredine. I pored konstantnog unapredjenja tehnoloških

procesa u industriji, ne postoje tehnologije koje predstavljaju nulti rizik za životnu sredinu.

Takođe, zbog ekonomskih interesa često se zanemaruje aspekt očuvanja životne sredine.

Nafta i njeni derivati prerade, kao i proizvodi nastali njenom upotrebom kao fosilnog

goriva spadaju među najopasnije organske zagađujuće supstance. Nafta, kao jedan od krajnjih

proizvoda transformacije organske supstance u geosferi, u svojoj rezervoarskoj steni gde se

akumulirala tokom duge geološke istorije, ne predstavlja opasnost za životnu sredinu.

Međutim, izvan tog svog prirodnog ambijenta ona postaje zagađujuća supstanca. Dodatno,

proizvodi sagorevanja nafte su potpuno nova organska i neorganska jedinjenja koja inače nisu

prisutna u nafti. Ta novodobijena jedinjenja mogu da budu toksična, ali i mutagena i

kancerogena po biosferu. Upotreba nafte jedan je od glavnih činilaca koji doprinose efektu

staklene bašte. Poslednjih decenija se ulažu veliki napori da se smanji upotreba fosilnih

goriva, ali upotreba nafte je i dalje široko rasprostranjena. Stoga proučavanje nafte kao

jednog od krajnjih proizvoda transformacije organske supstance u geosferi, čime se bavi

organska geohemija, ali i nafte i proizvoda koji nastaju njenom preradom i upotrebom kao

zagađujućih supstanci (polutanata) što je predmet istraživanja hemije životne sredine, bilo je,

jeste i ostaje vrlo važno za čovečanstvo.

Tema ovog magistarskog rada je proučavanje primene policikličnih alkana kao

indikatora prisustva zagađujućih supstanci naftnog tipa u životnoj sredini. Rad je zasnovan na

analizama sedam uzoraka podzemnih voda aluvijalnih formacija reke Dunav u okviru

rafinerije nafte u Pančevu. S obzirom da količina organske supstance u recentnim

sedimentima varira i nije pouzdan parametar koji može da ukaže da li je poreklo organske

supstance nativnog ili antropogenog tipa, moralo se pristupiti proučavanju i identifikaciji

n-alkana, izoprenoidnih alifatičnih alkana (pristan i fitan) i policikličnih alkana tipa sterana i

terpana. Pokazalo se da je primena ovih poslednjih od posebnog značaja u identifikaciji

naftnih polutanata u životnoj sredini kada n-alkani, pristan i fitan, usled njihove

biodegradacije (ili iz nekih drugih razloga), ne mogu biti korišćeni kao pouzdan dokaz

prisustva polutanata nafnog tipa.

2

II TEORIJSKI DEO

II 1. Organska supstanca geosfere

Akumulacija organske supstance počinje sa pojavom fotosinteze i procenjuje se da se

kroz geološku istoriju od oko 2 miljarde godina akumuliralo i transformisalo u litosferi

6,4x1018 kg organskog ugljenika biosfere. Prosečna godišnja akumulacija se procenjuje na

3,2x108 kg. Kada se taj podatak uporedi sa prosečnom godišnjom proizvodnjom organskog

ugljenika u morskoj sredini, zaključuje se da 0,01% organskog ugljenika se ugrađuje u

sedimente dok se neuporedivo veći deo vraća u biološki ciklus. U nekim slučajevima količina

organske supstance koja se ugrađivala u sedimente dostizala je i do 0,1%. Takođe, sredine

kao što je Crno More, imaju uslove (mirna voda sa manjom količinom kiseonika, bez bogatog

bentoskog života osim anaerobnih bakterija) koji pogoduju očuvanju veće količine organske

supstance, čak i do 4%. Gore pomenuta količina od 0,01-0,1% organskog ugljenika

predstavlja vezu između ugljenika u biosferi (oko 2,7-3,0x1015kg) sa poluvremenom kruženja

od nekoliko dana do nekoliko decenija, zavisno od životnog veka organizama, i ugljenika u

geosferi (6,4x1018kg) sa poluvremenom kruženja od nekoliko miliona godina. To ukazuje da

je ukupna količina organske supstance akumulirana u geosferi 2000 puta veća od količine

organske supstance biosfere (Welte, 1970).

Količina organske supstance ugradjene u sedimentne stene zavisi od više faktora. Na

prvom mestu je bioprodukcija koja zavisi od ishrane, svetlosti, toplote, količine karbonata i

vode. Iako je ukupna biomasa kopnenih biljaka 90 puta veća od ukupne biomase

fitoplanktona, produkcija je skoro ista zbog mnogo veće reprodukcije fitoplanktona. Zbog

intenzivne oksidacije ostataka suvozemnih biljaka u zemljištu, ona se skoro i ne ugrađuje u

sediment.

Očuvanje organske supstance u sedimentima je drugi faktor. Ono utiče na

koncentraciju i prirodu oksidacionih agenasa, tip sedimentne organske supstance i brzinu

akumulisanja sedimenata.

Razblaživanje sedimenata mineralnom materijom, čime se ne smanjuje ukupna

količima organske supstance, ali se smanjuje njena koncentracija, jeste treći, takodje vrlo

važan faktor.

Organska supstanca geosfere je najzastupljenija u sedimentima i njena količina varira.

Prosečan iznos je 0,7%, mada bituminozni škriljci i ugljevi sadrže mnogo veće količine koje

se kreću u rasponu od 15 do 65% za bituminozne škriljce i 50 do 95% za ugljeve. Organska

3

supstanca metamorfnih stena, ako je i ima, veoma je izmenjena i nalazi se u obliku grafita.

Magmatske stene ne sadrže organsku supstancu.

Oblici organske supstance geosfere su različiti, ali je ona uglavnom zastupljena u

obliku huminskih supstanci, fulvo- i huminskih kiselina i humina koji se nalaze u recentnim

sedimentima, kerogenu, bitumenu, nafti, prirodnom gasu i grafitu (Tissot i Welte, 1984).

II 1.1. Transformacija organske supstance geosfere i postanak nafte

Kao što je već rečeno, najveći deo orgapnske supstance, koji potiče od izumrlih

organizama u obliku biopolimera kao što su ugljeni hidrati, proteini, lipidi i lignin, razlaže se

uz pomoć mikroorganizama na geomonomere kao što su oligo- i monosaharidi, aminokiseline

i lipidi koji predstavljau hranu za mikro-organizme (Slika 1). Ugljenik kao CO2, koji je glavni

proizvod metaboličkih procesa mikroorganizama, tako se vraća u biosferu. Pored CO2

nastaju još H2O, CH4, NH3 i H2S. Gore opisani procesi dešavaju se pod blagim uslovima, to

jest, bez povišene temperature i pritiska. Ta prva faza transformacije organske supstance

izumrlih organizama naziva se rana dijageneza. Znatno manji deo od 0,01 do 0, 1% organske

supstance izbegava razlaganje i uspeva da se ugradi u sediment gde započinju procesi kasne

dijageneze. Geomonomeri podležu procesima polimerizacije i polikondenzacije, čime nastaju

proizvodi tipa fulvo- i huminskih kiselina i humina koji su veće molekulske mase.

Nastavkom procesa insolubilizacije oslobađa se CO2, H2O, CH4 i NH3 pri čemu nastaje

kerogen koji je krajnji proizvod procesa dijageneze i predstavlja nerastvorni deo organske

supstance sedimentnih stena (Tissot i Welte, 1984; Waples, 1982, 1985, Philp, 1985; Peters i

Moldowan, 1993; Vitorović i Jovančićević, 2005; Peters i dr., 2005).

Daljna transformacija kerogena se dešava na većim dubinama (prosečno 1000m) na

višim temperaturama (50-1500C) i višim pritiscima (300-1700 bara). Ti procesi predstavljaju

sledeću fazu transformacije organske supstance, i naziva se katageneza. Tokom katageneze

dolazi do krakovanja kerogena i nastaje bitumen koji je manje molekulske mase i rastvoran je

u organskim rastvaračima (Tissot i Welte, 1984; Waples, 1982, 1985, Philp, 1985; Peters i

Moldowan, 1993; Vitorović i Jovančićević, 2005; Peters i dr., 2005).

Tokom dijageneze i katageneze jedan manji deo organske supstance sedimenata ne

podleže transformacionim promenama i uspeva da sačuva svoj ugljovodonični skelet. Taj deo

organske supstance predstavlja rastvorni deo organske supstance tokom dijageneze pored

nerastavornog kerogena, a tokom katageneze se meša sa bitumenom i naziva se nasleđeni

4

bitumen. Zbog očuvanog ugljovodoničnog skeleta, to jest očuvane genetske informacije o

prekursorskom materijalu, ta jedinjenja se još nazivaju i molekulski fosili ili biomarkeri. Oni

su uglavnom slobodni ugljovodonici, lipidna jedinjenja, izoprenoidi i porfirini koji potiču od

pigmenata, ili steroidi i terpenoidi koji su metabolitski proizvodi (Waples, 1982, 1985).

U daljnoj fazi katageneze, bitumen pod povoljnim uslovima migrira do neporoznih

stena. Tako migrirani bitumen predstavlja naftu. Stene u kojima je bitumen nastao su izvorne

stene za naftu, a stene u kojima se nafta nagomilala su rezervoarske stene. Usled

maturacionih promena u izvornim stenama, migracije i promena u rezervoarskim stenama,

bitumen i nafta se razlikuju po hemijskom sastavu (Tissot i Welte, 1984).

Metageneza predstavlja završnu fazu transformacije organske supstance litosfere i ona

se odvija na dubinama i do 10000 m pod uticajem velike količine toplote i pritisaka. Tokom

metageneze dolazi do daljne degradacije kerogena. Oslobađa se prirodni gas, uglavnom CH4,

a ostatak kerogena se pretvara u grafit. To je istovremeno i kraj transformacije organske

supstance geosfere (Tissot i Welte, 1984; Waples, 1982, 1985, Philp, 1985; Peters i

Moldowan, 1993; Vitorović i Jovančićević, 2005; Peters i dr., 2005).

II 1. 2. Sastav nafte i organsko-geohemijski parametri

Nafta predstavlja akumulirani i migrirani bitumen koji je proizvod dijagenetskih i

katagenetskih promena organske supstance u sedimentima. Kao što je već pomenuto, izvorni

bitumen i nafta iz kojeg je ona postala razlikuju se po hemijskom sastavu. Stoga je razumljivo

da nafta i prekursorski materijal iz kojeg ona potiče, usled velikog intenziteta promena kroz

dug geološki period, imaju i velike razlike. Na te razlike utiču vrsta taložne sredine,

maturacioni procesi u izvornim i rezervoarskim stenama, migracija (koja može biti primarna,

sekundarna a ponekad i tercijarna) kao i dužina migracionog puta (Tissot i Welte, 1984;

Waples, 1982, 1985, Vitorović i Jovančićević, 2005).

Primarna migracija je migracija bitumena u okviru izvorne stene. Ta migracija je po

dužini puta vrlo kratka, ali se odvija u vrlo dugom vremenskom periodu. Od izvorne do

rezervoarske stene je sekundarna migracija i ona ima mnogo duži put nego primarna, ali se

odvija u značajno kraćem vremenskom periodu. Migracija se odvija pod uticajem pritiska pri

čemu bitumen migrira iz zone višeg u zonu nižeg pritiska koji se nalazi na manjoj dubini. Do

tercijarne migracije dolazi ukoliko je rezervoarska stena u nekom svom delu propustljiva.

Pritom je ta nova rezervoarska stena na još manjoj dubini. Pošto primarna migracija

5

predstavlja istiskivanje bitumena iz rezervoarske stene, sekundarna migracija se odvija kroz

pukotine i pore stena uz pomoć podzemnih voda. Mehanizmi su različiti.

Slika 1 - Šema transformacije organske supstance geospfere

(modifikovano: Vitorović i Jovančićević, 2005).

Moguća je migracija u obliku pravih rastvora. Medjutim, ona nije dominatna zbog

toga što većina jedinjenja bitumena nije rastvorljiva u vodi osim nekih polarnih jedinjenja sa

azotom, kiseonikom i sumporom (takozvana NSO jedinjenja).

U organsko geohemijskoj literaturi pominje se migracija u obliku koloidnih micela.

NSO jedinjenja u vodi inkluduju pretežno više članove n-alkanskog homolognog niza. Taj

6

mehanizam omogućava njihovo transportovanje iako su oni teže rastvorljivi u vodi od nižih

članova. Stoga ih i ima u višoj koncentraciji u nafti nego u bitumenu. Ni ovaj mehanizam nije

dominantan.

Migracija u obliku „globula i kapljice“ i „kontinualne faze“ je mehanizam koji

podrazumeva da bitumen pluta na površini vode u obliku manjih agregata, kao što su globule

i kapljice, ili većih agregata kao što je kontinualna faza. Interakcija vode i bitumena je slaba

pa voda ne utiče značajnije na sastav bitumena.

Najvažniji procesi u rezervoarskim stenama su biodegradacija, ispiranje vodom,

krakovanje i deasfaltovanje.

Poreklo nafte i njena geološka istorija se određuju na osnovu organsko-geohemijskih

parametara koji se dele na opšte ili grupne i specifične. Opšti ili grupni parametri se zasnivaju

na karakteristikama nafte koje proističu iz hemijskog sastava na nivou grupe jedinjenja i daju

opštu sliku o uzorku nafte. Na njih utiču skoro svi faktori koji utiču na sastav nafte. U grupne

parametre se ubrajaju: API- gustina, sadržaj sumpora, sastav nafte, to jest sadržaj asfaltena,

maltena i lako isparljivih sastojaka, grupni sastav, to jest sadržaj zasićenih, aromatičnih

ugljovodonika i frakcije NSO jedinjenja u okviru maltenske frakcije kao i izotopski sastav

nafte. Specifični parametri su izvedeni iz sastava na molekulskom nivou i oni zavise od

manjeg broja faktora, ali nikad od samo jednog. U specifične parametre koji se određuju na

osnovu raspodele i obilnosti bioloških markera ubrajaju se: n-alkani, izoprenoidni alifatični

alkani (pristan, C19 i fitan, C20), policiklični alkani tipa sterana i diasterana (C27-C29),

tricikličnih diterpana (C19-C30), tetracikličnih diterpana (C24-C27), pentacikličnih triterpana

(C27-C35), naftenoaromati i porfirini. Obe grupe pararametara zavise od porekla nafte, tipa

prekursorske biomase i stepena termičke maturisanosti.

Jedan od grupnih parametara je sastav nafte (Waples, 1985). Tri velike grupe

jedinejnja su asfalteni, malteni i lako isparljvi sastojci.

Asfalteni, kojih ima najmanje (ispod 1%), su jedinjenja najveće molekulske mase (i

do 50000) i to su pretežno aromatična jedinjenja ili smeše jedinjenja sa više kondenzovanih

prstenova koja sadrže heteroatome kao što su azot, sumpor i kiseonik. Asfalteni nastaju

krakovanjem kerogena tokom katageneze i predstavljaju veće kerogenske fragmente pa zato i

najbolje odslikavaju osobine kerogena iz kog potiču. Iako je sadržaj asfaltena mali, usled

uticaja manjeg broja geohemijskih faktora, on predstavlja važan grupni organsko-geohemijski

korelacioni parametar. Tokom migracije sadržaj asfaltena se smanjuje zbog njihove “težine“ i

polarnosti (usled interakcije sa okolnom mineralnom sredinom). Sadržaj asfaltena je obrnuto

7

proporcionalan dužini migracionog puta. Takodje, usled maturacionih procesa u

rezervoarskim stenama dolazi do deasfaltovanja. To je proces pri kome dolazi do krakovanja

ugljovodonika. Stvaraju se ugljovodonici sa manjim brojem C atoma (5, 6 ili 7) u kojima se

asfalteni ne rastvaraju već se tokom geološkog vremena talože.

Malteni su sledeća frakcija po veličini molekula. Ona je i najobilnija u nafti (60-95%).

Maltenska jedinjenja se mogu podeliti u 3 grupe prema rastućoj polarnosti. Sadržaj sve tri

grupe je istovremeno jedan od opštih parametara koji se naziva grupni sastav. Prva i najmanje

polarna grupa jedinjenja su zasićeni ugljovodonici. U ovoj grupi se nalaze i najvažniji

biomarkeri koji mogu da daju informaciju ne samo o prekursorkom materijalu, već i o

geološkoj istoriji nafte i o promenama koje je pretrpela tokom migracije kao i u

rezervoarskoj steni. Kao što će kasnije biti objašnjeno, ta frakcija može dati vrlo važne

podatke prilikom odredjivanja prisustva naftnih polutanata u životnoj sredini. Polarnija grupa

su aromatična jedinjenja, a najpolarnija, treća grupa jedinjenja, su jedinjenja azota, sumpora i

kiseonika tzv. NSO jedinjenja (Waples, 1985). Najčešće je prva grupa (zasićeni

ugljovodonici) najobilnija u nafti. Takodje, iz maltenske frakcije se dobijaju naftni derivati

koji se koriste u komercijalne svrhe. Stoga se proučavanje sastava nafte najviše fokusira na

maltensku frakciju. Svi gore navedni procesi (migracija, deasfaltovanje), koji utiču na

smanjenje sadržaja asfaltena, utiču na povećanje maltenske frakcije. S druge strane,

degrdacija pod uticajem mikroorganizama ima za rezultat smanjenje količine zasićenih

ugljovodonika, a time i maltenske frakcije. Za biodegradaciju je potrebno prisustvo vode kao

i temperature niže od 660C (Volkman i dr., 1983).

Ugljovodonična jedinjenja sa manje od 12 C atoma predstavlja frakciju lako

isparljivih sastojaka. Ona ne sadrži važnije biomarkere i koristi u korelaciji nafta-nafta kao

organsko geohemijski parametar. Sadržaj ove frakcije se povećava usled maturacionih

procesa u rezervoarskim stenama jer dolazi do krakovanja ugljovodonika se većim brojem C

atoma i stvaranja ugljovodonika sa brojem C atoma manjim od 12.

Kao što je već rečeno, nafta u rezervoarskim stenama, gde provodi dugo geološko

vreme pod uslovima koji ne karakterišu visoke temperature i pritisci, podleže daljim

maturacionim procesima. Tim procesima dobijaju se jedinjenja manje molekulske mase u

obliku strukturnih i stereohemijskih izomera koji su termodinamički stabilniji. Tokom

migracije voda igra glavnu ulogu u transportu bitumena iz izvorne i rezervoarske stene. Nafta

koja ima manju specifičnu težinu akumulira se iznad vode u rezervoarskim stenama. Tokom

dugog perioda u rezervoarskoj steni, polarna jedinjenja (NSO jedinjenja) iz maltenske

8

frakcije u kontaktu sa vodom se rastvaraju u njoj i samim tim nafta se osiromašuje tom

grupom jedinjenja. Taj proces se naziva „ispiranje vodom“. Tokom tog procesa, pored NSO

jedinjenja i neki ugljovodonici manje molekuske mase mogu preći u vodenu frakciju (Tissot i

Welte, 1984; Waples, 1982, 1985, Vitorović i Jovančićević, 2005).

Na osnovu gore opisanog jasno je zašto bitumen izvorne stene i migracijom nastala

nafta u rezervoarskim stenama mogu imati značajne razlike. Preciznije, te razlike zavise od

toga da li upoređujemo naftu sa bitumenom aktivne izvorne stene ili upoređujemo naftu sa

bitumenom neaktivne stene koji je zaostao posle migracije ostalog bitumena (Vitorović i

Jovančićević, 2005). U prvom slučaju bitumen je mlađi od nafte pa je samim tim nafta više

maturisana jer je duže bila izložena maturacionim procesima u izvornoj steni i migraciji. U

drugom slučaju zaostali bitumen je više maturisan jer u izvornoj steni vladaju ekstemniji

uslovi u pogledu pritiska i temperature, a bolji je i kontakt sa mineralnom okolinom koja je

katalizator. Uticaj svih ovih promena na specifične organsko-geohemijske parameter, to jest

biomarkere, opisan je u sledećem poglavlju.

Pored sastava nafte i grupnog sastava nafte API-gustina, saržaj S i izotopski sastav

nafte, posebo izotopski sastav ugljenika (13C) važni su opšti parametri.

API-gustina kao merilo gustine nafte i njenih destilacionih proizvoda se izračunava po

formuli:

API0=141,5/d - 131,5, gde je d specifična gustina.

Iz formule se vidi da su API-gustina i specifična težina obrnuto proporcionalne. Svi

već opisani procesi utiču i na API-gustinu. Na primer, tokom biodegradacije dolazi do

razgradnje n-alkana, potom i izoprenoidnih alkana a potom i cikličnih i policikličnih, što

dovodi do smanjenja količine jedinjenja manje molekulske mase (vrednost API-gustine se

smanjuje, Volkman i dr., 1983). Važno je napomenuti da biodegradacija zasićenih

ugljovodonika ne teče simultano, gore opisanim redom. Na primer, biodegradacija

izoprenoidnih alkana počinje i pre nego što su svi n-alkani razgrađeni. Isto važi i za ciklične i

policiklične alkane čija razgradnja može početi tokom razgradnje izoprenoidnih alkana. S

obzirom da su zasićeni ugljovodonici uglavnom najobilnija grupa jedinjenja, jasan je uticaj

biodegradacije i/ili maturacije na API-gustinu.

Tokom deasfaltovanja dolazi do taloženja teže asfaltenske frakcije čime se specifična

gustina nafte smanjuje, a API-gustina raste. Usled zaostajanja težih komponenti (asfalteni,

NSO jedinjenja) tokom migracije ona na isti način utiče na API-gustinu. Ispiranje vodom

9

utiče istovetno jer dolazi do smanjenja količine polarnih NSO jedinjenja i aromatičnih

ugljovodonika (Waples, 1985).

Na vrednost API-gustine utiče i tip prekursorske organske supstance. Suvozemna

prekursorska biomasa sadrži veće količine n-alkana od marinske prekursorske biomase. S

obzirom da oni predstavljaju lakšu grupu jedinjenja, API-gustina nafti suvozemnog porekla

je veća.

Iz svega navedenog se vidi da na vrednost API-gustine utiče više faktora. Zbog toga

vrednost API-gustine ne može biti parametar koji ukazuje na intenzitet samo jednog efekta

pomenutih procesa. Medjutim, vrlo često niža vrednost (15-200) ukazuje na biodegradaciju

nafte dok više vrednosti (40-500) mogu biti posledica većeg broja faktora.

Sadržaj sumpora u naftama je relativno mali, uobičajeno manje od 0,5%, ali ponekad

taj sadržaj može da bude i do 3% (Tissot i Welte, 1984, Waples, 1985). Najveći sadržaj

sumpora je u asfaltenskoj komponenti nafte dok se u maltenskoj nalazi u NSO frakciji.

Marinska sredina kao taložna sredina pogoduje ugradjivanju veće količine sumpora, jer je

bogata sulfatima koji se redukuju pod uticajem anaerobnih bakterija. Takodje, odsutvo teških

metala pogoduje ugrađivanju u sediment. Nafte koje potiču iz jezerske sredine taloženja

sadrže manje od 0,5% sumpora. Deasfaltovanje, kao i migracija, utiču na smanjenje količine

asfaltena i NSO jedinjenja , a time i na umanjenje sadržaja sumpora (Seifert i Moldovan,

1978). Suprotno, biodegardacijom se smanjuje sadržaj ugljovodonika, a time se uvećava

relativan sadržaj komponenti i jedinjenja koja sadrže sumpor (Waples, 1985).

Za izotopski sastav nafte najvažniji je odnos izotopa ugljenika, 13C/12C. On se

predstavlja u obliku parametra δ13CPDB:

δ13𝐶𝑃𝑃𝑃 =𝐶 13 / 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶

12 − 𝐶 13 / 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 12

𝐶 13 / 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 12

𝑥 1000

Kao standard se koristi standardni uzorak karbonata (PDB, belemnit iz formacije Piđi, Južna

Karolina, SAD) (Eglinton, 1969). Eksperimentalno određivanje se zasniva na pretvaranju

celog uzorka u CO2. Živi organizmi sadrže manje težeg izotopa nego CO2 iz atmosfere zbog

njegove diskriminacije pri biosintezi organskih jedinjenja u organizmima. U marinskoj

sredini recentni sedimenti mogu imati manje negativne vrednosti za δ13CPDB jer se CO2 taloži

u obliku karbonata. S obzirom da teži izotop 13C stvara veze više energije od lakšeg 12C koji

gradi slabije veze, svi proizvodi transformacije organske supstance sedimenta, tokom kasne

10

katageneze, a potom i metageneze, biće obogaćeni težim izotopom 13C u odnosu na polazni

materijal. To je zato što se veze više energije (12C-13C i 13C-13C) koje su jače, raskidaju u

kasnijim fazama transformacije organske supstance pri višim temperaturama i pritiscima.

Stoga će geološki stariji materijal imati manje negativne vrednosti δ13CPDB (Eglinton, 1969).

Migracija bitumena i procesi kojima podleže nafta u rezervoarskim stenama ne utiču bitno na

vrednosti δ13CPDB.

II 1.2.1. Biomarkeri

Specifični organsko-geohemijski parametri se određuju na osnovu obilnosti i

raspodele bioloških markera. Biomarkeri ili hemijski fosili su jedinjenja koja su tokom

dijagenetskih i katagenetskih promena uspela da izbegnu značajniju transformaciju svog

ugljovodoničnog skeletal, te se stoga mogu povezati sa jedinjenjima iz kojih potiču i koja se

nalaze u biosferi (Waples, 1982). Uslovi koje mora da ispuni neko jedinjenje da bi se

smatralo biomarkerom su sledeći:

1. pod geološkim uslovima koji vladaju u sedimentima jedinjenje mora biti stabilno

tokom dužeg vremenskog perioda,

2. ugljenični skelet mora biti specifične strukture tako da se može povezati sa poznatim

biosintetičkim reakcijama koje se odvijaju u živim organizmima,

3. ne sintetiše se u većim količinama abiogenim putem.

Pored procene porekla na osnovu sličnosti njihovog ugljovodoničnog skeleta

biomarkeri su dobar indikator stepena maturisanosti bitumena i nafti. Tokom dugog

geološkog perioda biomarkeri podležu odredjenim strukturnim i stereohemijskim promenama

pri čemu se stvaraju termodinamički stabilniji geo-izomeri. Odnos novostvorenih geo-

izomera i njihovih prekursora koji su termodimački manje stabilni proporcionalan je stepenu

maturisanosti organske supstance.

Biomarkeri imaju primenu u otkrivanju izvornih stena za naftu, njihovom potencijalu,

korelaciji izvornih stena i nafti kao i praćenju migracionih puteva.

11

II 1.2.1. 1. n-Alkani

Iz maltenske frakcije zasićeni ugljovodonici predstavljaju najvažnije biomarkere.

n-Alkani na osnovu svoje raspodele i obilnosti daju važne podatke o prekursorskom

materijalu bitumena i nafte, maturacionim promenama u izvornim i rezervoarskim stenama

kao i o promenama tokom migracije bitumena iz izvorne u rezervoarsku stenu. Najveći deo

n-alkana bitumena i nafti ne potiče direktno od ugljovodonika biolipida već nastaje

krakovanjem kerogena. Direktna akumulacija n-alkana je primećena samo kod recentnih

sedimenata marinske sredine gde su sličnosti raspodele i obilnosti biolipidnih i geolipdnih

frakcija podudarne. Takođe, ispitivanja su pokazala značajne razlike između raspodele i

obilnosti n-alkana bitumena recentnih i starih sedimenata kao i između bitumena i nafti.

Raspodela i obilnost n-alkana se odredjuje na osnovu odnosa n-alkana sa neparnim i

parnim brojem C-atoma kao i na osnovu n-alkanskih maksimuma (Waples, 1985).

Odnos n-alkana sa neparnim i parnim brojem C-atoma se karakteriše vrednostima CPI

(Carbon Preference Index) i on predstavlja izvorni i maturacioni korelacioni parametar.

Bray-Evans-ova formula za CPI ustanovljena 1961. godine koristi opseg n-alkan C24-C34 i ta

formula se najčesće koristi:

CPI =12�𝐶25 + 𝐶27 + 𝐶29 + 𝐶31 + 𝐶33𝐶24 + 𝐶26 + 𝐶28 + 𝐶30 + 𝐶32

+𝐶25 + 𝐶27 + 𝐶29 + 𝐶31 + 𝐶33𝐶26 + 𝐶28 + 𝐶30 + 𝐶32 + 𝐶34

�

Formula predložena 1965. godine od strane Philippi-a koristi opseg C28-C30:

CPI =12

2𝐶29𝐶28 + 𝐶30

Kao izvorni parametar CPI daje niz podataka (Vitorović i Jovančićević, 2005). Na

primer, za više suvozemne biljke karakteristična je dominacija ugljovodonika sa neparnim

brojem C-atoma tako da vrednosti CPI mogu biti i veće od 10.

Za marinske organizme (alge, morski organizmi, planktoni, bakterije) karakteristična

je jednaka raspodela ugljovodonika sa neparnim i parnim brojem C-atoma tako da se

vrednosti CPI kreću oko 1.

Tokom dijagenetskih i katagenetskih transformacija terestrijalne prekursorske

biomase dolazi do izjednačavanja raspodele neparnih i parnih n-alkana pa se smanjuje

vrednost CPI. Kod recentnih sedimenata CPI vrednost se nalazi u opsegu 1.5-2 dok se kod

12

jako maturisanih bitumena i nafti vrednost CPI približava 1. To ukazuje da biološki

prekursori n-alkana nisu samo n-alkani biogenog porekla već i druga organska jedinjenja kao

što su zasićene i nezasićene masne kiseline, ketoni, aldehidi i alkoholi koji podležu raznim

procesima defunkcionalizacije.

Kod n-alkana maturisane organske supstance marinskog porekla CPI ostaje jednak 1,

što ukazuje na to da se CPI ne menja tokom dijagenetskih i katagenetskih transformacija.

Slučajevi kada je vrednost CPI manja od 1 (0,6-0,8) ukazuju na jaku redukcionu

sredinu u karbonatnim stenama u kojima je istaložena organska supstanca. Takva sredina

pogoduje redukcionoj defunkcionalizaciji masnih kiselina i alkohola sa parnim brojem C-

atoma.

Na osnovu ovih podataka može da se zaključi:

1. ukoliko je vrednost CPI veća od 1, može se govoriti o suvozemnom poreklu

uzorka,

2. ukoliko je vrednost CPI jednaka 1, to može biti posledica ili marinskog porekla ili

posledica visoke maturisanosti uzorka koji je suvozemnog porekla; to ukazuje da

CPI indeks ni u jednom slučaju ne može direktno ukazati na marinsko poreklo

uzorka.

n-Alkanski maksimum ili najobilniji član n-alkanskog homolognog niza je isto važan

izvorni i korelacion parametar (Vitorović i Jovančićević, 2005). Terestrijalnu perkursorsku

biomasu karakerišu n-alkanski maksimumi kod viših članova n-alkanskog homolognog niza

C27, C29 ili C31. Marinska prekursorska biomasa ima n-alkanske maksimume među nižim

članovima homolognog niza kao što su C17 ili C22. Tokom maturacije n-alkanski maksimum

se pomera ka nižim članovima. Tako je kod recentnih sedimenata terestrijalnog porekla

n-alkanski maksimum C25, a kod starih sedimenata istog porekla od C17 do C22. Kod

marinskih starih sedimenata n-alkanski maksimum je na C22. Sve to ukazuje na limitiranost

primene ovog parametra jer n-alkanski maksimum kod nižih članova može biti posledica ili

marinskog porekla uzorka ili visoke termičke maturisanosti uzorka terestrijalnog porekla.

Iz svega navedenog proizilazi da je upotreba n-alkanskih parametara ograničena i da

se samo u specifičnim slučajevima na osnovu raspodele i obilnosti ovih biomarkera može

doći do ekplicitnih zaključaka o poreklu i geološkoj istoriji ispitivanog uzorka nafte ili

bitumena sedimentne stene.

n-Alkani se analiziraju uspešno primenom gasnohromatografske (GH, ili GC)

instrumentalne tehnike. Kao supstrat može da se koristi ukupna frakcija zasićenih

13

ugljovodonika (u slučaju kada su n-alkani najdominantnija grupa jedinjenja) ili frakcija

n-alkana izolovana iz alkanske frakcije pomoću karbamida. Na slici 2, kao primer, dati su

gasni hromatogrami jedne nafte pretežno marinskog porekla i nafte u čijem je formiranju

učestvovala i prekursorska organska supstanca terestrijalnog porekla. Na slici 3 dati su gasni

hromatogrami jednog bitumena recentnog sedimenta pretežno marinskog porekla i bitumena

u čijem je formiranju učestvovala i prekursorska organska supstanca terestrijalnog porekla.

Slika 2. Gasni hromatogrami jedne nafte pretežno marinskog porekla (a) i nafte u čijem je

formiranju učestvovala i prekursorska organska supstanca terestrijalnog porekla (b)

(Schwarzabauer i Jovančićević, u štampi). Pr – pristan; Phyt – fitan

Slika 3. Gasni hromatogrami jednog bitumena recentnog sedimenta pretežno marinskog

porekla (a) i bitumena u čijem je formiranju učestvovala i prekursorska organska

supstanca terestrijalnog porekla (b) (Schwarzabauer i Jovančićević, u štampi).

14

II 1.2.1. 2. Izoprenoidni alkani

Izoprenoidni alkani takodje predstavljaju biomarkere. I iz njihove raspodele u naftama

i bitumenima, odnosno njihovih ugljovodonočnih frakcija, izvode se korelacioni parametri na

osnovu kojih se, takođe, procenjuje poreklo, sredina taloženja i stepen maturisanosti. To je

moguće zahvaljujući identifikovanim biološkim prekursorima izoprenoida i njihovim

ustanovljenim strukturnim transformacijama tokom dijagenetskih i katagenetskih promena.

Te promene su uglavnom značajne prirode. Pored izoprenoida koji potiču od živih

organizama i koji su deo nasleđenog bitumena, organska supstanca sedimenata sadrži i

izoprenoide nastale krakovanjem kerogena.

Pored mnogih identifikovanih izoprenoidnih alkana najviše upotrebljavani kao

biomarkeri su pristan (C19) i fitan (C20). Oni spadaju u grupu regularnih izoprenoida za koje

je karakteristično „glava-rep“ izoprenoidno vezivanje osnovne jedinice monomera, izoprena.

Njihov prekursor je fitol, izoprenoidni alkohol hlorofila a. U oksidacionoj sredini od fitola

nastaje fitenska kiselina koja dekarboksilacijom prelazi u pristen koji, potom,

hidrogenizacijom prelazi u pristan. U redukcionoj sredini od fitola nastaje dihidro-fitol od

koga dehidratacijom i hidrogenizacijom nastaje fitan (Welte i Waples, 1973). Stoga odnos

pristana i fitana, koji predstavlja jedan od specifičnih organsko-geohemijskih parametara,

ukazuje da li su prevladavali oksidacioni ili redukcioni uslovi pri taloženju organske

supstance tokom dijageneze. Odnos Pr/Fit koji je veći od 1 ukazuje na oksidacione uslove pri

taloženju i obratno, odnos Pr/Fit koji je manji od 1 ukazuje na redukcione uslove pri taloženju

(Waples, 1985). Takođe, odnos Pr/Fit je manji od 1, to jest fitan je obilniji od pristana,

ukoliko je do taloženja organske supstance došlo u marinskoj sredini gde je povećan salinitet.

S obzirom da pristan pri maturaciji nastaje brže nego fitan, odnos Pr/Fit ukazuje na

stepen maturisanosti ako se upoređuju 2 uzorka koja potiču od taloženja organske supstance

pri istim oksido-redukcionim uslovima. Taj odnos je veći što je stepen maturisanosti veći.

Izopenoidni alkani se određuju gasnohromatografskom metodom iz frakcije zasićenih

ugljovodonika (vidi slike 2 i 3). Pored odnosa Pr/Fit u korelacionim studijama koriste se i

odnosi Pr/n-C17 i Fit/n-C18. Pikovi ovih parova jedinjenja daju u gasnim hromatogramima

lako prepoznatljive i krakteristične dublete usled sličnih retencionih vremena. Ta dva odnosa

se koriste kao parametri biodegradacije i maturacije. Pri biodegradaciji n-alkani se brže

razlažu nego izoprenoidni alkani pa se odnosi povećavaju. Suprotno, pri maturaciji količina

15

n-alkana se povećava u odnosu na izoprenoidne alkane pa se ti odnosi smanjuju (Waples,

1985).

II 1.2.1. 3. Policiklični alkani

Policiklični alkani, kao vrlo važni biomarkeri nalaze se u znatno manjim količinama u

maltenskoj frakciji zasićenih ugljovodonika u odnosu na normalne i izprenoidne alkane. Zbog

niže koncentracije za njihovu kvantitativnu i kvalitativnu analizu primenjuju se više

sofisticirane instrumentalne metode kao što je gasnohromatografsko-masenospektrometrijska

(GH-MS, odnosno GC-MS). Najpoznatiji policiklični alkani u naftama i bitmenima su sterani

i terpani.

Sterani

Biološki prekursori sterana su uglavnom steroidi koji su sastavni deo lipida živih

organizama i to najviše životinja i viših biljaka. Poreklo i transforamcije ovih biomarkera

rasvetljeni su još osamdesetih godina prošlog veka (na primer: Mackenzie i dr., 1982; Philp,

1985; Seifert, 1980; Seifert i dr., 1983). Modrozelene alge i bakterije sadrže znatno niže

koncentracije steroida. Različiti steroidi su zastupljeni u različitim organizmima. Kod

životinja je to holesterol (C27), kod viših biljaka je to kampesterol (C28) kao i sitosterol (C29) i

stigmasterol (C29). Fukosterol (C29) je tipičan za mrke alge, ergosterol (C28) za kvasac i

crvene alge.

Za sve ove biološke prekursore poznati su putevi transformacije tokom dijageneze i

katageneze. Oni počinju od steroida izumrlih organizama koji mogu biti stanoli, stenoli,

stanoni i stenoni. Njihovom mikrobiološkom razgradnjom u toku rane dijageneze, koju

karakterišu blagi uslovi (niska temperatura i pritisci), dolazi do njihove defunkcionalizacije i

nastaju stereni. Njihovom hidrogenizacijom i izomerizacijom nastaju sterani i diastereni

tokom kasne dijageneze. Paralelno sa tim promenama i pod istim uslovima može doći i do

aromatizacije prstenova A ili C. Tokom katageneze, od diasterena hidrogenizacijom nastaju

diasterani, a od medjuproizvoda sa samo jednim aromatskim prstenom nastaju steroidi sa sva

3 aromatična prstena, to jest triaromatični steroidi koji se kasnije transfromišu u fenantren ili

njegove alkil derivate. Sva ova jedinjenja su prisutna u bitumenima i naftama (Mackenzie i

dr., 1982; Philp, 1985).

16

Struktura steroida biolipida je sledeća. Svi prstenovi su u trans-položaju. Vodonikovi

atomi na C5, C14 i C17 su u α-položaju dok su metil-grupe na C10 i C13 u β-položaju.

Hirdoksilna ili karbonilna grupa se nalaze na C3, a između C4 i C5, odnosno C5 i C6 nalazi se

dvoguba veza. Hidrogenizacijom sterena u sterane nastaju izomeri gde vodonik na C5 može

biti u α i β položaju pri čemu je β-izomer nestabilniji i prelazi u α-izomer tako da je β-izomer

prisutan u ranoj dijagenezi. 5α(H),14α(H),17α(H) 20R sterani podležu strukturnim i

stereohemijskim promenama pri čemu nastaje 20S izomer, a potom vodonik na C14 i C17

prelazi u β-položaj. Diasterani nastaju premeštanjem metil grupa sa C10 i C13 na C5 i C14.

Najčesći izomer je 13β(H),17α(H) 20R ili 20S dok je izomer sa vodonikom na C13 u α i

vodonikom na C17 u β položaju manje zastupljen (Philp, 1985).

Marinsku sredinu taloženja karakteriše dominacija C27ααα20R sterana, jezersku

C28ααα20R, a terestrijalnu C29ααα20R. C29 sterani se mogu naći i u nekim cijanobakterijama

i modrozelenim algama. Odnosi ovih sterana se ne menjaju tokom maturacije (Seifert, 1980;

Seifert i dr., 1983).

S obzirom da tokom vremena nastaju termodinamički stabilniji izomeri, na osnovu

zastupljenosti stabilnijih izomera koji nastaju tokom maturacije i njihovih manje stabilnih

prekursora, to jest njihovih odnosa, procenjuje se stepen maturisanosti uzorka. Steranski

izomeri na C20, C14 i C17 uspostavljaju ravnotežu. Ravnotežni odnos 20S/20S+20R je između

0,5 do 0.6, dok je za odnos ββ/ββ+αα ravnotežna vrednost 0,7. Za uspostavljanje ravnoteže

pri diastereoizomerizaciji sterana potrebno je pored visoke temperature i dugo vreme. I odnos

relativnih koncentracija diasterana i 14α(H),17α(H) 20R sterana se može koristiti kao

maturacioni parametar. S obzirom da na koncentraciju diasterana utiče i mineralni sastav

sedimentne stene, taj parametar nije u porpunosti pouzdan (Philp, 1985).

Promene steroida ka stvaranju sterana, diasterana i aromatičnih steroida uprošćeno su

prikazane na slici 4.

Terpani

U naftama i bitumenima se nalaze tri-, tetra- i pentaciklični terpani.

Triciklični terpani su vrlo malo zastupljeni i nađeni su samo kod jako maturisanih

sedimenata i nafti u opsegu od C19H34 do C45H86 (Slika 5). U recentnim sedimentima ih

uopšte nema. C19-C30 triciklični terpani potiču od heksaprenola koji je sastavni deo ćelija

membrana algi i bakterija. Abiogenom ciklizacijom heksaprenola od njega nastaje C30-

17

tricikloheksaprenol. S obzirom na abiogenu prirodu ciklizacije, on nije sastavni deo živih

organizama. C30-C45 triciklični terpani potiču od viših nezasićenih izoprenoidnih alkohola.

Triciklični terpani (najviše C23) su više zastupljeni u organskoj supstanci marinskog i

jezerskog porekla nego u organskoj supstanci suvozemnog porekla, gde je najobilniji C20. C22

i C27 triciklični terpani su, uopšteno, najmanje zastupljeni dok se triciklični terpani sa više od

24 C-atoma mogu naći u obliku 22R i 22 S izomera (Albrecht, 1986). Kao maturacioni

parametar može se koristiti i odnos viših (C23-C25) i nižih ticikličnih terpana (C19-C23) jer u

toku maturacije, u fazi katageneze, od viših nastaju niži članovi.

Slika 4. Promene steroida ka stvaranju sterana, diasterana i aromatičnih steroida

(Vitorović i Jovančićević, 2005, modifikovano).

Slika 5. Strukturna formula tricikličnih terpana.

(R = H, CH3 – C10H21)

18

Tetraciklični terpani su još manje zastupljeni u organskoj supstanci geosfere nego

triciklični terpani (Slika 6). Tokom maturacije njihova količina se povećava. Nalaze se u

opsegu C24 do C27 pri čemu je C24 najzastupljeniji (Albrecht, 1986). U manje redukcionim

uslovima taloženja koncentracija C24 tetracikličnog terpana se povećava u odnosu na C26.

Slika 6. Strukturna formula tetracikličnih terpana.

(R = H, CH3 ili C2H5)

Tetraciklični terpani su još manje zastupljeni u organskoj supstanci geosfere nego

triciklični terpani dok se tokom maturacije njihova koncentracija povišava. Nalaze se u

opsegu C24 do C27 pri čemu je C24 najzastupljeniji (Albrecht, 1986).

Pentaciklični triterpani su u naftama i bitumenima najzastupljeniji od svih terpana.

Medju njima najviše ima hopana i to u opsegu C27 do C35 (Slika 7). Najzastupljeniji su C29 i

C30 hopani. Oni potiču od tetraoksibakteriohopana koji se nalazi u ćelijskim membranama

bakterija koje razgrađuju organsku supstancu u toku rane dijageneze i u ćelijskim

membranama plavo-zelenih algi. Takodje, prekursor hopana u organskoj supstanci geosfere

je i diplopten (C30 hopanoid) koji se nalazi u nižim suvozemnim biljkama (Albrecht, 1986).

Slika 7. Strukturna formula hopana.

(R = H, CH3 – C5H11)

19

Pored hopana u organskoj supstanci geosfere identifikovani su i drugi strukturni

izomeri pentacikličnih triterpana kao što su oleanan, ursan i lupan koji ukazuju na

suvozemno poreklo uzorka (Philp, 1985) i gamarecan koji ukazuje na marinsko-evaporitnu

sredinu taloženja (Seifert i dr., 1983).

Tri diastereoizomera hopana su identifikovana. 17β(H),21β(H) 22R hopani i

17β(H),21α(H) 22R izomeri su izolovani u recentnim sedimentima. U recentnim

sedimentima, ali i u naftama, identifikovani su i termodinamički stabilniji 17β(H),21α(H)

22R+22S moretani dok su 17α(H),21β(H) 22R+22S hopani, kao najstabilniji izomeri, nađeni

samo u maturisanim sedimentima i naftama.

Kao maturacioni parametri primenjuju se odnosi relativnih koncentracija moretana i

hopana. Tokom maturacije dolazi do epimerizacije moretana u hopan gde je pored visoke

temperature potrebno i veoma dugo geološko vreme (Waples, 1985). Taj odnos kod recentnih

sedimenata je 0,70 do 0,85 i odslikava sastav izvornog materijala dok se sa maturacionim

promenama taj odnos smanjuje na 0,1 i manje.

Za procenu maturisanosti koristi se i odnos 22S i 22R epimera. Tokom maturacije

22R prelazi u 22S, ali ne do kraja već samo do uspostavljanja ravnoteže koja je kod hopana:

22R:22S = 40%.60%, a kod moretana 22R:22S = 60%:40% (Philp, 1985).

Pouzdan maturacioni parametar je i odnos C27-17α(H)-trisnorhopana (Tm) i C27-

18α(H)-trisnorneohopana (Ts). Njihove strukture date su na slici 8. Ts je termodinamički

stabilniji i on nastaje tokom maturacionih promena premeštanjem metil-gtrupe sa C18 na C17,

pri čemu je u stenama neophodno prisustvo mineralnog katalizatora silikatnog tipa (Philp,

1985).

Tm Ts

Slika 8. Strukturne formule C27-17α(H)-trisnorhopana (Tm) i 18α(H)-trisnorneohopana (Ts).

Sterani i triterpani u alkanskim frakcijama nafti ili bitumena sedimenata se analiziraju

pomoću gasnohromatografsko-masenospektrometrijske (GC-MS) tehnike. Najčešće se koristi

Single Ion Monitoring (SIM) metoda pri čemu se za sterane koristi jon m/z 217, a za

20

triterpane m/z 191 (Philp, 1985). Primeri za nafte su dati na slici 9, a za bitumene recentnih

ssdimenata na slici 10. Identifikacija pikova data je u tabelama 1 i 2.

Slika 9. Tipične raspodele sterana (m/z 217, a) i triterpana (m/z 191, b) u naftama

(identifikacija pikova data je u tabelama 1 i 2)

(Vitorović i Jovančićević, 2005).

21

Slika 10. Tipične raspodele sterana (m/z 217, a) i triterpana (m/z 191, b) u organskoj supstanci

recentnih sedimenata (identifikacija pikova data je u tabelama 1 i 2)

(Schwarzabauer i Jovančićević, u štampi).

22

Tabela 1. Identifikacija steranskih pikova sa slika 9 i 10

Pik Jedinjenje 1 C27 13β(H)17α(H)20(S)-diasteran 2 C27 13β(H)17α(H)20(R)-diasteran 3 C27 13α(H)17β(H)20(S)-diasteran 4 C27 13α(H)17β(H)20(R)-diasteran 5a C28 13β(H)17α(H)20(S)24(S)-diasteran 5b C28 13β(H)17α(H)20(S)24(R)-diasteran 6a C28 13β(H)17α(H)20(R)24(S)-diasteran 6b C28 13β(H)17α(H)20(R)24(R)-diasteran 7 C28 13α(H)17β(H)20(S)-diasteran + C27 14α(H)17α(H)20(S)-steran 8 C29 13β(H)17α(H)20(S)-diasteran + C2714β(H)17β(H)20(R)-steran 9 C28 13α(H)17β(H)20(R)-diasteran + C27 14β(H)17β(H)20(S)-steran 10 C27 14α(H)17α(H)20(R)-steran 11 C29 13β(H)17α(H)20(R)-diasteran 12 C29 13α(H)17β(H)20(S)-diasteran 13 C28 14α(H)17α(H)20(S)-steran 14 C2913α(H)17β(H)20(R)-diasteran + C2814β(H)17β(H)20(R)-steran 15 C28 14β(H)17β(H)20(S)-steran 16 C28 14α(H)17α(H)20(R)-steran 17 C29 14α(H)17α(H)20(S)-steran 18 C29 14β(H)17β(H)20(R)-steran 19 C29 14β(H)17β(H)20(S)-steran

20 C29 14α(H)17α(H)20(R)-steran

Tabela 2. Identifikacija terpanskih pikova sa slika 9 i 10

Pik Jedinjenje 1 C19-triciklični terpan 2 C20- triciklični terpan 3 C21- triciklični terpan 4 C23- triciklični terpan 5 C24- triciklični terpan 6 C25- triciklični terpan 7 C24-tetraciklični terpan 8 C2622(S)- triciklični terpan

23

9 C2622(R)- triciklični terpan 10 C2822(S)- triciklični terpan 11 C2822(R)- triciklični terpan 12 C2922(S)- triciklični terpan 13 C2922(R)- triciklični terpan 14 C27 18α(H),22,29,30-trisnorneohopan, Ts 15 C27 17α(H),22,29,30-trisnorhopan, Tm 15a C27 17β(H)-trisnorhopan 16 C29 17α(H)21β(H)-hopan 17 C29 18α(H),30-norneohopan 18 C30 17α(H)-diahopan 19 C29 17β(H)21α(H)-moretan 20 Oleanan 21 C30 17α(H)21β(H)-hopan 21a Neohop-13(18)-en 22 C30 17β(H)21α(H)-moretan 23 C31 17α(H)21β(H)22(S)-hopan 24 C31 17α(H)21β(H)22(R)-hopan 24a C30 17β(H)21β(H)-hopan 25 Gamaceran 26 C32 17α(H)21β(H)22(S)-hopan 27 C32 17α(H)21β(H)22(R)-hopan 27a C31 17β(H)21β(H)-30-homohopan 28 C33 17α(H)21β(H)22(S)-hopan 29 C33 17α(H)21β(H)22(R)-hopan 30 C34 17α(H)21β(H)22(S)-hopan 31 C34 17α(H)21β(H)22(R)-hopan

II 1.2.1. 4. Aromatični ugljovodonici

Najzastupljenija grupa jedinjenja u naftama su aromatični ugljovodonici ili areni.

Njihova koncentracija se kreće u rasponu od 15% do 50%. U okviru aromatične frakcije

najzastupljeniji su monociklični aromatični ugljovodonici ili monoareni mada su biciklični i

24

triciklični aromatični ugljovodonici više primenljivi za istraživanje organske supstance

geosfere (na primer: Peters i dr., 2005; Vitorović i Jovančićević, 2005).

Osim monoarena identifikovani su i alkilareni. To su mono-, di-, tri- i policiklični

aromatični ugljovodonici koji mogu sadržati kraće alkil-grupe u bočnom nizu. Oni nastaju

krakovanjem kerogena u toku katageneze te stoga nemaju biološko poreklo i ne koriste se kao

biomarkeri. Njihova obilnost i raspodela se koriste kao maturacioni parametri koji se

zasnivaju na sledećim hemijskim reakcijama: premeštanje ili izomerizacija alkil-grupa u

termodinamički stabilnije položaje na aromatičnom prstenu i alkilacioni-dealkilacioni procesi

(najviše metilovanje i demetilovanje).

Ako pored aromatičnih prstenova sadrže i alifatične, onda se nazivaju naftenoaromati.

Malo su zastupljeni, ali nastaju iz biomolekula pa se koriste kao biološki markeri jer su im

prekursori kao i transfomacioni putevi poznati. Aromatični steroidi su najvažniji geolipidni

nafteno-aromatični ugljovodonici. Kao što je objašnjeno u poglavlju o steranima, nastaju od

steroida u toku dijageneze. Identifikovani su monoaromatični (C20, C21, C26-C30) i

triaromatični steroidi (C20, C21, C26-C28). Triaromatični steroidi nastaju u toki katageneze od

monoaromatičnih steroida. Sa većom maturisanošću organske supstance dolazi do krakovanja

bočnog niza triaromatičnih steroida pri čemu se kao krajnji proizvod dobija fenantrenska

struktura sa metil-grupama na bilo kom od 3 prstena.

Kao izvorni parametri nisu pouzdani, ali se njihova obilnost i raspodela koriste kao

maturacioni parametri i to: odnos A/B cis i A/B trans izomera sa aromatičnim prstenom C,

odnos mono- i tri-aromatičnih steroida i odnos homologa sa kraćim (C20-C21) i homologa sa

dužim bočnim nizom (C26-C30) kod monoaromatični steroida, odnosno (C26-C28) kod

triaromatičnih steroida.

II 1.3. Nafta kao zagađujuća supstanca

Nafta u poslednjih 100 godina predstavlja najvažnije fosilno gorivo. I pored napora

svetske zajednice da se smanji upotreba fosilnih goriva, a time i redukuje efekat staklene

bašte usled povišene koncentracije ugljen-dioksida (i drugih gasova) koji je glavni proizvod

sagorevanja u atmosferi, upotreba nafte je i dalje široko rasprostranjena i nema naznaka da će

se to promeniti u narednim decenijama. Zbog komercijalne upotrebe nafte i njene ekonomske

vrednosti nafta predstavlja važan geopolitički činilac.

25

Zato proučavanje nafte kao jednog od krajnjih proizvoda transformacije organske

supstance u geosferi, čime se bavi organska geohemija, ali i nafte i proizvoda koji nastaju

njenom preradom i upotrebom kao zagađujućih supstanci (polutanata), koji je predmet

istraživanja hemije životne sredine, bilo je, jeste i ostaje vrlo važno za čovečanstvo. Takođe,

zbog kompleksnog sastava nafte i potrebe za kvalitativnom i kvantitativnom analizom

jedinjenja koje ona sadrži, razvijene su mnoge instrumentalne metode koje se primenjuju u

organskoj geohemiji i hemiji životne sredine kao što su gasna hromatografija (GC), masena

spektrometrija (MS) i kombinacije jedne i druge metode (GC-MS i GC-MS-MS).

Nafta koja se nalazi u rezervoarskoj steni ne predstavlja polutant za životnu sredinu

jer se nalazi u svom prirodnom ambijentu. Međutim, čim se taj prirodni ambijent naruši, nafta

postaje potencijalni polutant jer uslovi koji vladaju u rezervoarskoj steni na dubinama i od

nekoliko hiljada metara nisu isti kao uslovi koji vladaju u drugim sredinama (viši slojevi

litosfere, mora, okeani, jezera i biosfera). Usled složenog sastava, u drugim novim uslovima

nafta narušava, to jest zagađuje životnu sredinu. Narušavanje prirodnog ambijenta započinje

bušenjem rezervoarske stene i vađenjem nafte čime započinje proizvodnja, to jest

eksploatacija nafte. To je prvi potencijalni korak i mesto u eksploataciji nafte gde može doći

do zagađenja životne sredine (ako dođe do izlivanja nafte u litosferu pri vadjenju nafte iz

kopnenih rezervoara ili u mora i okeane ukoliko se radi o bušotini na moru). Sledeći rizičan

korak u eksplotaciji nafte je njen transport do rafinerijskih postrojenja gde se ona prerađuje

da bi se dobili proizvodi nafte za komercijalnu upotrebu. Transport može biti morskim i

rečnim putevima, naftovodima, cisternama pri čemu postoje rizici od akcidenata i

nekontrolisanog izlivanja nafte. Takvih slučajeva kao što su naftne mrlje u okeanima i

morima bilo je mnogo u daljoj i bližoj prošlosti. U rafinerijama nafte dolazi do potencijanog

zagađenja zemljišta, površinskih i podzemnih voda i vazduha. Uzorci podzemnih voda uzeti

iz rafinerije nafte Pančevo su i predmet analize ovog magistarskog rada. Na kraju, sama

upotreba nafte, to jest njenih derivata kao goriva za motore sa unutrašnjim sagorevanjem,

poslednje je mesto u lancu upotrebe nafte. Proizvodi sagorevanja nafte su potpuno nova

organska i neorganska jedinjenja koja nisu prisutna u nafti rezervoarskih stena. Ta

novodobijena jedinjenja gotovo bez izuzetka su toksična, ali i mutagena i kancerogena po

biosferu. Kao što je već pomenuto upotreba nafte je jedan od glavnih činilaca koji doprinose

efektu staklene bašte.

Važno je istaći da sa tehnološkim napretkom u poslednjim decenijama eksplotacija

nafte u svim gore opisanim koracima je postala sve manje rizična. Međutim, proizvodi

26

sagorevanja nafte, kao i sama nafta, u drugim uslovima koji su ražličiti od uslova koji vladaju

u rezervoarskoj steni i dalje ostaju okarakterisani kao opasni organski polutanti. Rizik od

akcidenata jeste smanjen, ali nije uklonjen. Akcidenti, koji se svake godine dešavaju pri

vađenju, transportu i preradi nafte su najbolji dokaz za tu tvrdnju. Proizvodi sagorevanja, i

pored velikog tehnološkog napretka automobilske industrije i industrije postrojenja koja

koriste naftu kao svoje pogonsko gorivo i dalje su prisutni. Stoga ne prestaju napori svetske

zajednice da se više koriste alternativni izvori energije, a da se smanji korišćenje fosilnih

goriva uključujući i naftu.

II 1.3. 1. Identifikacija naftnih zagađujućih susptanci u životnoj sredini

Sadržaj organske supstance

Po svojim fizičko-hemijskim osobinama, pre svega rastvorljivosti u konvencionalnim

organskim rastvaračima, nativna organska supstanca koja je prisutna u zemljištu, podzemnim

i površinskim vodama slična je bitumenu i nafti. Isto kao i bitumen i nafta, nativna organska

supstanca se sastoji od zasićenih i aromatičnih ugljovodonika i NSO jedinjenja. Količina

nativne organske supstance bitumenskog tipa u životnoj sredini (gornji slojevi litosfere,

površinske i podzemne vode) se ne nalazi u precizno definisanom opsegu te stoga taj

parametar ne može ukazati da li je organska supstanca prisutna u nekom uzorku nativnog ili

antropogenog porekla (polutant). Sadržaj bitumenskog ekstrakta od nekoliko procenata može

izazvati sumnju na prisustvo zagadjenja organskom supstancom bitumenskog tipa, ali

količina ukupne organske supstance (TOC) u nekim stenama kao što su ležišta uglja ili

bituminoznih škriljaca, iznosi i preko 50%. Naftna jezera, koja su nastala tercijarnom

migracijom nafte do površinskih sedimentnih slojeva imaju 100% sadržaj nafte a da ona nije

antropogenog porekla. Stoga se mora pristupiti dodatnim ispitivanjima koja su zasnovana na

činjenici da se bitumen recentnih sedimenata i bitumen koji je bio pod uticajem katagenetskih

promena, to jest nafta, razlikuju po stepenu termičke maturisanosti. Ta razlika se ogleda u

tome što nafta kao najviše maturisani oblik organske supstance sadrži jedinjenja sa

konfiguracionim oblicima, raspodelama i obilnostima koje karakteriše visoka

termodinamička stabilost. To nije slučaj sa bitumenom recentnih sedimenata koji se nalazi u

ranoj fazi dijageneze pa su njegova jedinjenja niske termodinamičke stabilosti, to jest

nematurisana (Vitorović i Jovančićević, 2005).

27

n-Alkani

Kao što je ranije objašnjeno, n-alkani su najobilnija grupa jedinjenja osim kod jako

biodegradovanih nafti. CPI i n-alkanski maksimum su organsko-geohemijski parametri koji

se koriste za utvrđivanje prisustva polutanata naftnog tipa antropogenog porekla u životnoj

sredini. Ukoliko se u uzorku zemljišta, podzemnih ili površinskih voda utvrdi dominacija

neparnih homologa n-alkanskog niza, to jest da je CPI značajno veće od 1, kao i n-alkanski

maksimum na višem članu (C25-C31), može se sa velikom sigurnošću reći da se radi o

nativnoj organskoj supstanci suvozemnog porekla. Za uzorak sa CPI indeksom bliskim 1 i sa

n-alkanskim maksimumom na nižem članu (C17-C19) koji potiče iz nemarinske sredine može

se utvrditi da je zagađen antropogenom organskom supstancom naftnog tipa. To su 2

ekstremna slučaja gde se može izvesti jasan zaključak. U ostalim slučajevima koji se nalaze

između ova 2 esktrema jasan zaključak se ne može izvesti. Tada su potrebna dodatna

ispitivanja (Jovančićević i dr., 1997; 1998).

Izotopski sastav ugljenika (δ13CPDB)

Na osnovu vrednosti δ13CPDB ukupne organske supstance uzorka ili nekih njenih

frakcija (n-alkana), može se razlikovati nativna i antropogena organska supstanca naftnog

tipa. Manje negativne vrednosti ukazuju na prisustvo naftnih polutanata u životnoj sredini.

Utvrdjeno je da kod uzorka sa CPI jednakom 1 i n-alkanskim maksimumom na C19, vrednost

δ13CPDB je manje negativna nego kod uzorka sa CPI većem od 1 i višim n-alkanskim

maksimumom (Jovančćević i dr., 1997).

Policiklični alkani tipa sterana i terpana

U alkanskoj frakciji bitumena recentnih sedimenata dominiraju biolipdni izomeri koji su

nižeg stepena termodinamičke stabilnosti. Kod sterana su to najčešće C27-C29

14α(H),17α(H),20R izomeri. Kod triterpana su to C29 i C30 17β(H),21β(H),22R hopani i

17β(H),21α(H),22R hopani, tj. moretani. U toku katageneze dolazi do stereohemijskih

promena na pojedinim hiralnim centrima u molekulima C27-C29 sterana i homologa triterpana

pri čemu se stvaraju termodinamički stabilniji izomeri. Kod sterana αα20R izomeri prelaze u

termodinamički stabilnije βα, αβ ili ββ 20R ili 20S izomere. Premeštanjem metil-grupe sa C13

28

na C14 dolazi i do stvaranja diasterana koji su tipični geoizomeri. Kod triterpana, ββ i βα 22R

oblici prelaze u teromodinamčki najstablnije αβ 22R ili 22S hopane. Sve ove stereohemijske

promene se odvijaju do uspostavljanja stanja ravnoteže.

Raspodele sterana i triterpana kod nafte su vrlo tipične i, kao što je već rečeno, razlikuju

se od raspodela kakve se mogu naći u bitumenima većine sedimenata, pogotovu u odnosu na

recentne sedimente, gde njeni policiklični alkani tipa sterana i triterpana imaju konfiguracioni

oblik niskog stepena stabilnosti. Na osnovu ovih organsko geohemijskih saznanja (Tissot i

Welte, 1984; Waples, 1982, 1985, Philp, 1985; Peters i Moldowan, 1993; Vitorović i

Jovančićević, 2005; Peters i dr., 2005) može se pretpostaviti da se policiklični alkani tipa

sterana i triterpana mogu koristiti za razlikovanje nativne od antropogene organske supstance

naftnog tipa u životnoj sredini.

II 1.3. 2. Sudbina naftnih polutanata u životnoj sredini

Za razliku od rezervoarskih stena koje predstavljaju prirodan ambijent za naftu,

prostor životne sredine kao što su zemljište, površinske ili podzemne vode predstavlja novi

ambijent u kome vladaju drugi uslovi, a samim tim nafta i njeni proizvodi prerade podležu

drugačijim transformacijama. Nafta i njeni proizvodi prerade u životnoj sredini su polutanti, a

putevi transformacije zavise od toga da li se oni nalaze u zemljištu ili u površinskim ili u

podzemnim vodama.

U sredini u kojoj su se našli nafta i njeni proizvodi prerade dolazi do interakcija koje

su vrlo složene i raznolike kako zbog različitih karakteristika pojedinih segmenata životne

sredine tako i zbog činjenice da se nafta sastoji od jedinjenja vrlo različitih po svojoj strukturi

i veličini molekula. Procesi sorpcije, migracije, odnosno biodegradacije dominiraju u

zemljištu, odnosno u sedimentu. Taloženje težih komponenata nafte, emulgovanje, disperzija,

rasprostiranje i biodegradacija su procesi zastupljeni u vodenim sredinama. Pod atmosferkim

uticajima dolazi do isparavanja lakših komponenata i do procesa fotooksidacije. Od svih tih

procesa najznačajniji su biodegradacija i promene koje su izazvane migracijom (na primer:

Jovančićević i dr., 1996; Jovančićević i Polić, 2000; Jovančićević i dr., 2001)

Za razliku od biodegradacije u rezervoarskim stenama, koja se odvija na

temperaturama nižim od 660C pod anaerobnim uslovima, biodegradacija u životnoj sredini se

odvija u aerobnim uslovima. U rezervoarskim stenama najlakše se razgradjuju n-alkani,

potom izoprenoidni alifatični alkani pa zatim aromatični ugljovodonici fenantrenskog i

29

naftalenskog tipa, a u kasnijim fazama dolazi i do razgradnje nearomatičnih policikličnih

alkana (Head i dr., 2003). Na biodegradaciju su jedino otporni NSO jedinjenja. Slično važi i

za životnu sredinu (na primer: Ilić i dr., 2011; Novaković i dr., 2012; Beškoski i dr., 2016).

Tokom biodegradacije prvo se razgradjuju niži n-alkani pa zatim i viši pri čemu izoprenoidni

alkani (pristan i fitan) ne podležu istovremeno biodegradaciji kad i n-alkani. To je lako

uočljivo iz odnosa Pr/n-C17 i Fit/n-C18 koji tokom bidegradacije u životnoj sredini rastu.

Policiklični aromatični alkani se brže biodegradiraju od policikličnih alkana. Takodje je

uočeno da su procesi biodegradacije intenzivniji u plićim delovima životne sredine što se

objašnjava činjenicom da sa dubinom opada temperatura i da se smanjuje količina dostupnog

kiseonika. Biodegradacija je intenzivnija tokom toplijih godišnjih perioda (Jovančićević i

Polić, 2000).

Eksperimentima sa mikroorganizmima u laboratoriji potvrđene su ove tvrdnje, s

razlikom da istovrememo počinje razgradnja i n- i izoprenoidnih alkana (Antić i dr., 2006).

Policiklični alkani tipa sterana i terpana se ne razgrađuju pod primenjenim uslovima pa se

njihove raspodele ne razlikuju u početnim uzorcima i uzorcima izloženim biodegradaciji.

Manje otporni na biodegradaciju od policikličnih alkana su aromatični ugljovodonici,

posebno fenantren i njegovi metil-izomeri (Šolević i dr., 2011).

30

III NAŠI RADOVI Tema ovog rada je bila ispitivanje rastvorne organske supstance, to jest bitumenske

frakcije u uzorcima podzemnih voda aluvijalnih sedimenata reke Dunav. Uzorci su uzeti iz

piezometara u okviru Rafinerije nafte Pančevo. S obzirom na prirodu postrojenja koje se

prostire na velikoj površini, i s obzirom na komplikovan tehnološki proces prerade nafte u

toku kojeg može doći do „curenja“ nafte i njenih proizvoda prerade u okolnu životnu sredinu,

pored nativne organske supstance moguće je i prisustvo organske supstance antropogenog

porekla, to jest polutanata naftnog tipa. Uzorci podzemnih voda analizirani sa ciljem da se

dođe do saznanja o sadržaju i poreklu prisutne organske supstance. Urađena su ispitivanja u

cilju odredjivanja sledećoh parametara:

1. sadržaj rastvorne organske supstance, to jest bitumenske frakcije u uzorcima

podzemnih voda, određen je ekstrakcijom u levku za odvajanje;

2. hromatografijom na stubu određen je grupni sastav ekstrahovane organske supstance,

to jest sadržaj zasićenih ugljovodonika, aromatičnih ugljovodonika i NSO-jedinjenja;

3. iz alkanske frakcije, primenom gasne hromatografije, analizirani su n-alkani i

izoprenoidni alkani (fitan i pristan) dok su policiklični alkani tipa sterana i triterpana

analizirani primenom gasnohromatografsko-masenospektrometrijske metode (GC-

MS).

S obzirom da količina nativne organske supstance u recentnim sedimentima, podzemnim

vodama i zemljištu varira i ne nalazi se u nekom precizno definisanom opsegu, određivanje

samo sadržaja rastvorne bitumenske frakcije često je nedovoljno za određivanje prisustva

naftnog zagađenja. Za razlikovanje naftnih polutanata od nativne organske supstance

recentnih sedimenata mogu se koristiti raspodele i obilnosti n-alkana kao i izoprenoidni

alkani, pristan i fitan. Ovi ugljovodonici u nafti, koja predstavlja najviše maturisani oblik

organske supstance geosfere, pokazuju specifične raspodele i obilnosti koje se u mnogim

slučajevima razlikuju od ugljovodonika koji se nalaze u recentnim sedimentima. Međutim,

pokazalo se da u nekim slučajevima n-alkani, pristan i fitan, usled njihove biodegradacije u

podzemnim vodama (ili iz nekih drugih razloga) ne mogu biti korišćeni kao dokaz prisustva

organske supstance antropogenog porekla. U takvim slučajevima rezistentniji policiklični

alkani tipa sterana i triterpana mogli bi da posluže kao sredstvo u identifikaciji prisustva

naftnih polutanata u uzorcima podzemnih voda. Cilj ovog rada bio je da se ova teorijska

pretpostavka i dokaže.

31

III 1. Ispitivani uzorci

Sedam uzoraka podzemnih voda aluvijalnih sedimenata reke Dunav uzeto je sa

različitih lokacija u okviru rafinerije nafte Pančevo. Lokacije piezometara iz kojih su uzeti

uzorci kao i lokacija same rafinerije nafte Pančevo prikazane su na slici 11. Uzimanje

uzoraka je izvedeno septembra 1999. godine. Dubina uzimanja uzoraka u okviru piezometara

je bila izmedju 3 i 5 metara. Uzorci su uzimani u staklene boce od 1L(oprane deterdžentom i

isprane vodom, destilovanom vodom i metanoloam). Uzorci su označeni rimskim brojevima

od I do VII.

Slika 11. Karta Pančeva sa okolinom sa obeleženim lokacijama na kojima su uzeti uzorci u

okviru Rafinerije nafte Pančevo.

32

III 2. Eksperimenatalni deo sa rezultatima

III 2.1. Određivanje sadržaja bitumenske frakcije u uzorcima podzemnih voda

ekstrakcijom u levku za odvajanje

Kod svakog uzorka vode analizirano je ukupno 750 cm3, i to u tri dela po 250 cm3.

Postupak je bio sledeći: odmereno je 250 cm3 uzorka i preneseno u levak za odvajanje.

Ekstrakcija organske supstance rađena je sa 110 cm3 hloroforma u porcijama.

Hloroformski ekstrakti sakupljeni su u erlenmajere gde su tretirani anhidrovanim

natrijum-sulfatom do nestanka zamućenja da bi se vezala voda. Ekstrakti su odvajani od

natrijum-sulfata ceđenjem i ispirani više puta hloroformom kako bi se organski sloj

kvantitativno odvojio od natrijum-sulfata.

Hloroformski ekstrakti sakupljeni su u balone odgovarajuće zapremine. Najveći

deo rastavarača udaljivan je pomoću rotacionog vakuum-isparivača. Nakon toga

ekstrahovana organska supstanca kvantitativno je prenesena (pasterovom pipetom) u

vegeglase poznate mase. Vegeglasi su ostavljeni otvoreni kako bi preostali rastvarač

ispario u struji vazduha. Nakon ustaljivanja mase vegeglasa sa organskom supstancom

izračunata je masa ekstrahovane organske supstance. Sadržaj organske supstance u

ispitivanim uzorcima vode prikazan je u tabeli 3.

Tabela 3. Sadržaj organske supstance

u ispitivanim uzorcima

Uzorak Organska supstanca (g/L)

I 0,14

II 3,02

III 0,10

IV 880

V 1,57

VI 0,81

VII 0,34

33

III 2.2. Određivanje grupnog sastava izolovane organske supstance iz uzoraka

podzemnih voda metodom hromatografije na stubu

Metodom hromatografije na stubu izvedeno je odvajanje i određivanje sadržaja

frakcija zasićenih ugljovodonika, aromata i NSO-jedinjenja u izolovanoj organskoj

supstanci. Staklena kolona sa teflonskom slavinom prečnika oko 1 cm i oko 50 cm dužine

napunjena je silika-gelom (MERCK 60A, 70-30 mesh-a) koji je prethodno aktiviran 2 sata

na temperaturi od 110°C i aluminijum oksidom (MERCK 90A, 70-230 mesh-a) koji je

prethodno aktiviran 1 sat na istoj temperaturi .

Uzorci su odmeravani u vegeglase poznate mase sa tačnosću ±0,2mg. Zatim su

rastvarani u maloj količini hloroforma, a nakon rastvaranja dodavan je silika-gel (oko 1g

tako da prekrije površinu uzorka). Ostavljeno je da rastvarač ispari pri čemu je dobijan

„prah“. Na dno kolone stavljana je vata kroz koju je propuštan petrol-etra. Potom su

odmeravane potrebne količine Si02 i Al203. Njihove mase zavisile su od količine uzorka.

Odmerena količina SiO2 suspendovana je u maloj količini petrol-etra. Dobijena

suspenzija je presuta u kolonu. Potom je dodana odmerena količina Al2O3. Kada su se

formirali kompaktni slojevi SiO2 i Al2O3 nanošen je prah (uzorak i SiO2) na vrh

kolone, a frakcije su eluirane po principu rastuće polarnosti: petrol-etar za frakciju

zasićenih ugljovodonika; benzen za frakciju aromatičnih ugljovodonika. Količina NSO

jedinjenja je odredjena iz razlike (NSO (%) = 100%- (alkani (%) + aromati (%))

Potrebne količine rasvarača zavisile su od količine uzorka.

Frakcije su skupljane u posebne balone. Višak rastvarača udaljen je pomoću

rotacionog vakuum-isparivača, a ostatak je prenesen u vegeglase poznate mase.

Vegeglasi su zatim ostavljeni otvoreni da bi rastvarač ispario u struji vazduha. Nakon

ustaljivanja mase na sobnoj temperaturi određen je grupni sastav, a rezultati su

prikazani u tabeli 4.

III 2.3. Gasnohromatografska (GC) analiza frakcije zasićenih ugljovodonika uzoraka

podzemnih voda

n-Alkani i izoprenoidni alkani, pre svega pristan i fitan, iz frakcije

zasićenih ugljovodonika analizirani su metodom gasne hromatografije (GC).

34

Tabela 4. Grupni sastav izolovanih ekstrakata

Uzorak Alkani (%) Aromati (%) NSO-jedinjenja

(%)

I 20,5 5,6 73,9

II 29,9 39,4 30,8

III 10,7 30,7 58,5

IV 32,8 19,2 48,1

V 36,5 49,3 14,2

VI 9,7 8,2 82,1

VII 11,0 5,7 83,3

Za GC analizu korišćen je gasni hromatograf VARIAN 3300 sa plameno-

jonizujućim detektorom i sa kapilarnom kolonom. Kolona je dimenzija 25,0 m x 0,33 mm

i napunjena je nepolarnom fazom BP-1. Kao noseći gas upotrebljen je vodonik protoka 1

cm3/min. Brzina protoka vodonika za detektor je bila 30 cm3/min. Kolona je zagrevana

6°C/min u intervalu od 100°C do 280°C nakon čega je temperatura održavana na

280°C tokom sledećih 30 minuta. Temperatura detektora održavana je konstantnom na

310°C. lnjektor je zagrevan brzinom od 20°C/min u intervalu od 100°C do 280°C.

Kao standardna smeša korišćen je rastvor n-alkana C19, C24 i C28 u cikloheksanu.

Uzorci su rastvarani u cikloheksanu (čistoće p.a.), a u injektor su unošene količine od 0,2

do 0,3 µl uzorka.

Iz gasnih hromatograma alkana određeni su korelacioni parametri: n-alkanski opseg

i najobilniji n-alkani.

III 2.4. Gasnohromatografsko-masenospektrometrijska (GC-MS) analiza frakcije

zasićenih ugljovodonika ekstrakta uzoraka podzemnih voda

Policiklični alkani tipa sterana i terpana iz frakcije zasićenih ugljovodonika

analizirani su metodom gasnohromatografsko-masenospektrometrije (GC-MS) i to

korišćenjem Single Ion Monitoring (SIM) metode. Za sterane je korišćen jon m/z 217, a za

triterpane m/z 191. Za GC-MS analizu korišćen je gasni hromatograf Hewlett Packard

35

5890, Serija II koji je bio opremljen kapilarnom kolonom napunjenom sa HP-5ms. On je bio

povezan sa maseno-spektrometrijskim detektorom Hewlett-Packard 5972 MSD koji je radio

na 70eV. Kao noseći gas upotrebljen je helijum protoka 1 cm3/min.

36

IV DISKUSIJA O REZULTATIMA

Količina organske supstance u većini istraživanih uzoraka se nalazi u relativno

uskom opsegu, od 0,14 do 3,02g/L (Tabela 3). Izuzetak je uzorak IV gde količina organske

supstance od 880g/L (Tabela 3) daleko prevazilazi ostale vrednosti za ostale uzorke. Jedino

logično objašnjenje je da ova organsea supstanca potiče od antropogenog zagadjenja.

Grupni sastavi izolovane organske supstance iz uzoraka I-VII su veoma različiti

(Tabela 4).

Najmanje alkana se nalazi u uzorcima VI (9,7%), III (10,7%) i VII (11,0%). Uzorak

I sadrži 20,5%, dok se najviše alkana nalazi u uzorku V (36,5%), uzorku IV (32,8%) i

uzorku II (29,9%)

Što se tiče aromatičnih ugljovodonika najmanje ih ima u uzorcima I (5,6%), VII

(5,7%) i uzorku VI (8,2%). Uzorak IV sa 19,2% nalazi se u sredini dok se najviše

aromatičnih ugljovodonika nalazi u uzorcima V (49,3%)., II (39,4%) i u uzorku III (30,7%).

Uzorci VII (83,3%), VI (82,1%), I (73,9%) i III (58,5%) pokazuju dominaciju NSO

jedinjenja u odnosu na procentualni zbir alkana i aromatičnih ugljovodonika. Dominacija

NSO-jedinjenja u odnosu na ugljovodonike nije karakteristična za nafte. Uzorak V sadrži

najmanju količinu NSO jedinjenja (14,2%), dok su uzorci II (30,8%) i IV (48,1%) sa

prosečnim vrednostima.

Gasni hromatografi alkanske frakcije uzoraka su prikazani na slikama 12-18.

Na osnovu gasnih hromatografa ispitivani uzorci se mogu podeliti u 4 grupe.

U prvu grupu spadaju uzorci II i V koji imaju uniformnu raspodelu n-alkana sa

parnim i neparnim brojem C-atoma (Slike 12 i 13). Najobilniji n-alkan je C19, a C17 i C18 n-

alkani su slične obilnosti sa pristanom i fitanom. Ta pojava je tipična za nafte.

Slika 12. Gasni hromatogram frakcije zasićenih ugljovodonika ekstrakta uzorka II.

37

Slika 13. Gasni hromatogram frakcije zasićenih ugljovodonika ekstrakta uzorka V.

Drugu grupu predstavlja uzorak IV gde su dominatni ugljovodonici, izoprenoidni

alkani, pristan i fitan (Slika 14). Pikovi koji potiču od n-alkana su značajno manji. Taj tip

obilosti n-alkana u odnosu na izoprenoidne alkane, pristan i fitan karakterističan je za nafte

koje su bile izložene biodegradacionim procesima malog srednjeg intenziteta (Volkman i

dr., 1983).

Slika 14. Gasni hromatogram frakcije zasićenih ugljovodonika ekstrakta uzorka IV.

Uzorci III, VI i VII spadaju u treću grupu za koju je karakteristična dominacija

n-alkana sa parnim brojem C-atoma (Slike 15-17). Takva raspodela nije tipična za nafte.

Slika 15. Gasni hromatogram frakcije zasićenih ugljovodonika ekstrakta uzorka III.

38

Slika 16. Gasni hromatogram frakcije zasićenih ugljovodonika ekstrakta uzorka VI.

Slika 17. Gasni hromatogram frakcije zasićenih ugljovodonika ekstrakta uzorka VII.

Konačno, uzorak I ne sadrži ni n-alkane ni izoprenoidne alkane, pristan i fitan i kao

takav čini posebnu, četvrtu grupu (Slika 18).

Slika 18. Gasni hromatogram frakcije zasićenih ugljovodonika ekstrakta uzorka I.

39

Kada se uzorci iz sve 4 grupe uporede po ukupnoj količini bitumenske frakcije

(Tabela 3), uočava se dobra korelacija. Treća grupa koju karakeriše odsustvo naftnih

polutanata sadrži male količine organske supstance: uzorak III (0,10g/L), uzorak VI

(0,81g/L) i uzorak VII (0,34g/L). Četvrta grupa, to jest uzorak I sadrži najmanju količinu

organske supstance (0,14g/L). Druga grupa, to jest uzorci II (3,02g/L) i V (1,57g/L) sadrže

umerene količine organske supstance. I na kraju, uzorak IV koji predstavlja četvrtu grupu i

za koji je utvrdjeno da ima karakterističnu obilnost n-alkana u odnosu na izoprenoidne

alkane za biodegradirane nafte, sadrži daleko najviše organske supstance (880g/L) što

potvrđuje prisustvo orgsnakih jedinjenja antropogenog porekla.

Na osnovu gore iznesenih činjenica za uzorke II, IV i V može se pretpostaviti da

sadrže naftne polutante. Za uzorke I, II, VI i VII to se ne može utvrditi na osnovu podataka

dobijenih iz ukupne količine organske supstance i grupnog sastava.

Da bi se potvrdilo prisustvo naftnih polutanata u uzorcima II, IV i V kao i da bi se

odredio tip antropogenog zagađenja u uzorcima I, III, VI i VII analizirani su policiklični

alkani tipa sterana i terpana iz alkanske frakcije izolovane organske supstance (Slike 19-32).

U slučaju sterana, pored biolipidnih izomera C27-C29 αα(20R) koji su predstavljeni

pikovima 2, 3 i 6 (Slike 19-25), prisutni su i geolipidni izomeri, diasterani kao i C27-C29

sterani sa vodonikovim atomom na C14 i C17 u β položaju i S-konfiguarcijom na C20. Oni su

predstavljeni pikovima 1, 4 i 5. Identifikacija pikova data je u tabeli 5. Detaljnija

identifikacija pikova može se sagledati uporedjivanjem ovih fragmentograma sa

odgovarajućim koji su dati u teorijskom delu ovog rada (Slike 9 i 10).

Slika 19. Fragmentogram sterana (m/z 217) ekstrakta uzorka I.

40

Slika 20. Fragmentogram sterana (m/z 217) ekstrakta uzorka II.

Slika 21. Fragmentogram sterana (m/z 217) ekstrakta uzorka III.

Slika 22. Fragmentogram sterana (m/z 217) ekstrakta uzorka IV.

41

Slika 23. Fragmentogram sterana (m/z 217) ekstrakta uzorka V.

Slika 24. Fragmentogram sterana (m/z 217) ekstrakta uzorka VI.

Slika 25. Fragmentogram sterana (m/z 217) ekstrakta uzorka VII.

42

Tabela 5. Identifikacija steranskih pikova sa slika 19-25

Pik Jedinjenje

1 C27 13β(H)17α(H)20(R)-diasteran

2 C27 14α(H)17α(H)20(R)-steran

3 C28 14α(H)17α(H)20(R)-steran

4 C29 14α(H)17α(H)20(S)-steran

5 C29 14β(H)17β(H)20(R)-steran

6 C29 14α(H)17α(H)20(R)-steran

Kod triterpanksih izomera (Slike 26-32) pored oleanana i gamacerana (pikovi O i

G), termodinamički najstabilniji 22S izomeri hopana (pikovi a, c i e) i njihovi manje stabilni

22 R izomeri (pikovi b, d i e) identifikovani su u raspodelama tipičnim za nafte.

Identifikacija terpanskih pikova sa slika 26-32 data je u tabeli 6. Detaljnija identifikacija

pikova može se sagledati uporednjivanjem ovih fragmentograma sa odgovarajućim koji su

dati u teorijskom delu ovog rada (Slike 9 i 10).

Slika 26. Fragmentogram terpana (m/z 191) ekstrakta uzorka I.

43

Slika 27. Fragmentogram terpana (m/z 191) ekstrakta uzorka II.

Slika 28. Fragmentogram terpana (m/z 191) ekstrakta uzorka III.

Slika 29. Fragmentogram terpana (m/z 191) ekstrakta uzorka IV.

44

Slika 30. Fragmentogram terpana (m/z 191) ekstrakta uzorka V.

Slika 31. Fragmentogram terpana (m/z 191) ekstrakta uzorka VI.

Slika 32. Fragmentogram terpana (m/z 191) ekstrakta uzorka VII.

45

Tabela 6. Identifikacija terpanskih pikova sa slika 26-32

Pik Jedinjenje

a C27 18α(H),22,29,30-trisnorneohopan, Ts

b C27 17α(H),22,29,30-trisnorhopan, Tm

c C30 17α(H)21β(H)-hopan

d C30 17β(H)21α(H)-moretan

e C31 17α(H)21β(H)22(S i R)-homohopani

O Oleanan

G Gamaceran

Na osnovu analize policikličnih alkana tipa sterana i triterpana potvrđene su

prethodne pretpostavke o prisustvu naftnih polutanata u uzrocima II, IV i V koje su bazirane

na distribuciji n-alkana, pristana i fitana. Medjutim, rezultati dobijeni analizom sterana i

triterpana navode na pouzdan zaključak da i uzorci III, VI i VII takodje sadrže naftne

polutante iako je kod tih uzoraka utvrdjena dominacija parnih homologa n-alkana, što nije

karakteristično za nafte. Ovakva raspodela n-alkana se može pripisati biodegradaciji. U

životnoj sredini (na primer u podzemnim vodama) kao rezultat metaboličkih procesa

mikroorganizama (bakterije, alge i kvasac) nastaju n-alkani sa dominacijom parnih

homologa (Jovančićević i dr., 2003).

Za uzorak I, ne može se izvesti pouzdan zaključak na osnovu izvedenih istraživanja.

Prisustvo sterana i triterpana u tom uzorku je skoro zanemarljivo. Medjutim, i najmanje

prisustvo sterana i terpana (Slike 19 i 26) može ukazati na prisustvo naftnih polutanata.

Mogućno je da je organska supstanca podzemnih voda na tom mestu uzorkovanja bila

izložena jakoj biodegradaciji. Tako jaka biodegradacija prouzrokovala je potpunu

razgradnju n-alkana, izoprenoidnih alkana, ali i policikličnih alkana tipa sterana i triterpana.

46

V ZAKLJUČAK

Količina nativne organske supstance u recetnim sedimentima, uključujući podzemne i

površnske vode i zemljište, nije definisana. Teorijski ona se kreće u opsegu od 0,0% do

100,0%. Zbog toga, da bi se utvrdilo prisustvo organskih polutanata naftnog tipa u životnoj

sredini, izolovana organska supstanca mora da se detaljnije analizira. Nekada je dovoljno

odrediti raspodelu i obilnost n-alkana i izopenoidnih alifatičnih alkana, pristana i fitana ili

izotopski sastav ugljenika, δ13CPDB, celog ekstrakta ili pojedinih jednjenja u njemu. Imajući u

vidu činjenicu da nafta predstavlja najviše maturisani oblik organske supstance geosfere,

odnosno znatno više maturisani od organske supstance recentnih sedimenata, ovakav pristup je

moguć.

Medjutim, u nekim slučajevima analiza n-alkana, pristana i fitana nije dovoljna. U

ovom radu to je bio slučaj sa 4 od ukupno 7 uzoraka ekstrakata izolovanih iz podzemnih voda

aluvijalne formacije reke Dunav sa lokaliteta Rafinerije nafte Pančevo. Tipčne naftne raspodele

bioloških markera tipa sterana i terpana u 3 takva uzorka nedvosmisleno su pokazale da se i u

ovim uzorcima nalazi naftni polutant. U jednom od njih prisustvo ovih policiklčnih alkana u

tragovima uputilo je na pretpostavku da se, takodje radi o nafti koja je bila izložena vrlo

intenzivnoj biodegradaciji tokom koje su n-alkani i izoprenoidi u potpunosti razgradjeni i u

kojoj su sterani i terpani zaostali u vrlo maloj količini.

Na osnovu istraživanja izvedenih u okviru ove magistarske teze dokazano je da se

policiklični alkani tipa sterana i terpana mogu koristiti kao vrlo pouzdano sredstvo za

utvrdjivanje prisustva organskog polutanta naftnog tipa u životnoj sredni.

47

VI LITERATURA

Albrecht P. (1986) Évolution géochimique des polyterpénes et des stérols, Prix Roussel, Paris. Antić M., Jovančićević B., Ilić M., Vrvić M.M. and Schwarzbauer J. (2006) Petroleum pollutant degradation by surface water microorganisms, Environ Sci & Pollut. Res. (IF = 2,492) 13, 320-327. Beškoski V., Miletić S., Ilić M., Gojgić-Cvijović G., Papić P., Marić M., Šolević-Knudsen T., Jovančićević B., Nakano T. and Vrvić M.M. (2016) Microbial biodegradation of isoprenoids, steranes, terpanes and phenanthrenes during in situ bioremediation of petroleum contaminated groundwater, CLEAN – Soil, Air, Water (IF = 1,716), accepted for publication. Eglinton G. and M.T.J Murphy(1969): Organic Geochemistry Methods and Results, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. Head M., Martin Jones D., Larter S. R. (2003), Nature 426 344. Ilić M., Antić M., Antić V., Schwarzbauer J., Vrvić M and Jovančićević B. (2011) Investigation of bioremediation potential of zymogenous bacteria and fungi for crude oil degradation. Environmental Chemistry Letters (IF = 2,109) 9, 133-140. Jovančićevič B., Tasić Lj., Wehner H., Faber E., Šušić N. and Polić P. (1997) Identification of oil-type pollution in recent sediments. Fresenius Envir. Bull. (IF = 0,463) 6, 667-673. Jovančićević B. and Polić P. (2000) n-Alkanes as a tool for estimation of the biodegradation of oil-type pollutants in alluvial sediments (Danube, Yugoslavia). Fresenius Envir. Bull. (IF = 0,463) 9 3/4, 232-237. Jovančićević B., Antić M., Vrvić M., Ilić M., Novaković M., Saheed R.M. and Schwarzbauer J. (2008) Transformation of petroleum pollutant during soil bioremediation experiments. J. Serb. Chem. Soc. . (IF = 0,611) 73 (5), 577-583. Jovančićević B., Polić P, Vitorović D., Scheeder G., Teschner M. and Wehner H. (2001) Biodegradation of oil-type pollutants in Danube alluvial sediments (Yugoslavia), Fresenius Envir. Bull. (IF = 0,463) 10 (2), 178-182. Jovančićević B., Polić P., Mikašinović B., Scheeder G., Teschner M. and Wehner H. (2001) Steranes and triterpanes as a tool for identification of petroleum-type pollutants in alluvial ground waters (Danube alluvial sediments, Yugoslavia), Fresenius Envir. Bull. (IF = 0,463) 10 (6), 527-532. Jovančićević B., Polić P., Vrvić M., Sheeder G., Teschner T. and Wehner H. (2003) Transformations of n-alkanes from petroleum pollutants in alluvial ground waters, Environmental Chemistry Letters (IF = 1,366) 1, 73-81.

48

Jovančićević B., Tasić Lj., Wehner H., Marković D. and Polić P. (1998) n-Alkane distribution as a tool in the identification of organic type pollution in river sediments. Fresenius Envir. Bull. (IF = 0,463) 7, 320-326. Jovančićević B., Tasić Lj., Polić P., Nedeljković J., Golovko A. and Vitorović D. (1996) GC-MS in oil correlation studies - effects of biodegradation on sterane and terpane maturation parameters. J. Serb. Chem. Soc. (IF = 0,611) 61, 817-821. Jovančićević B., Tasić Lj., Vujasinović S., Matić I., Malović D. and Pfendt P. (1996) A contribution to the elucidation of oil migration mechanisms through water-wet sediments: crushed rock environment as example. J. Serb. Chem. Soc. (IF = 0,611) 61, 1025-1031. Mackenzie, A.S., Brassell, S.C.,Eglinton, G., Maxwell, J.R. (1982): Chemical fossils: the geological fate of steroids. Science 217, 491-504. Mackenzie, A.S., Lamb, N.A., Maxwell, J.R. (1982): Steroid hydrocarbons and the thermal history of sediments. Nature (London) 295, 223-226. Novaković M., Ramadan M.M.A., Šolević Knudsen T., Antić M., Beškoski V., Gojgić-Cvijović G., Vrvić M.M. and Jovančićević B. (2012) Degradation of methyl-phenanthrene isomers during bioremediation of soil contaminated by residual fuel oil. Environmental Chemistry Letters (IF = 1,881) 10, 287-294. Peters K.E and Moldowan J.M. (1993): The Biomarker Guide Interpreting Molecular Fossils in Petroleum and Ancient Sediments, Prentice Hall, Engelwood Cliffs. Peters K.E., Walters, C.C. and Moldowan, J.M (2005): The Biomarker Guide. Cambridge Press, ISBN 9780521781589, Cambridge. Philp R.P. (1985): Fossil Fuel Biomarkers. Applications and Spectra, Elsevier, Amsterdam. Schwarzbauer J. and Jovančićević B. (2016) Fundamentals in Organic Geochemistry – Organic pollutants (u stampi). Seifert W.K., Carlson R.M.K. and Moldawan J.M.(1983) Geomimetic synthesis, structure assignment and geochemical correlation application of monoaromatized petroleum steroids. In Advances in Organic Geochemistry 1981 (edited by Bjorøy M. et al.), 710, Wiley & Sans, Chichester . Seifert, W.K., Moldowan, J.M. (1978): Application of steranes, terpanes and monoaromatics to the maturation, migration and source of crude oils, Geochimica Cosmochimica Acta 42, 77-95. Seifert, W.K., Moldowan, J.M., Jones, R.W. (1980): Application of biological marker chemistry to petroleum exploration. 10th World Pet. Con. Proc. 2, 425-438. Šolević T., Jovančićević B., Vrvić M and Wehner H. (2003) Oil pollutants in alluvial sediments – the influence of contact with ground waters on effect of microorganisms, J. Serb. Chem. Soc. (IF = 0,611) 68, 227-234.

49

Šolević T., Jovančićević B.,Vrvić M., Antić M., Ilić M. and Novaković M. (2011) Investigation of the bioremediation potential of the soil aerobic zymogenous microorganisms in crude oil biodegradation. J. Serb. Chem. Soc. (IF = 0,820) 76 (3), 425-438.

Tissot B.P. and Welte D.H. (1984): Petroleum and Occurrence, A New Approach to Oil and Gas Exploration, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1978, Second Revised and Enlarged Edition. Vitorović D., Jovančićević B. (2005) Osnovi organske geohemije sa hemijom goriva – za studente Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu, Hemijski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, 249 str. Volkman, J.K., Alexander, R., Kagi, R. I. And Woodhouse, G. W. (1983): Demethylated hopanes in crude oils and their application in petroleum geochemistry, Geochimica Cosmochimica Acta, 47 785-794. Waples D. (1982): Organic Geochemistry for Exploration Geologists, International Human Resources Development Corporation, Boston. Waples D. W. (1985): Geochemistry in Petroleum Exploration, D. Reidel Publishing Company. Welte D. H. and Waples D. (1973), Naturwissenschaften 60, 516. Welte D.H. (1970), Naturwissenschaften 57, 17.

BIOGRAFIJA

Branko Mikašinović je rođen 29.10.1968. godine u Beogradu, Republika Srbija. Na

Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu, smer diplomirani hemičar za istaživanje i razvoj upisan je školske 1990/1991. Diplomirao je 29.04.1998. godine sa prosečnom ocenom 8,64 u toku studija i ocenom 10 na diplomskom ispitu.

Po diplomiranju radio je kao istraživač u Centru za Hemiju-IHTM, Beograd do maja

2001. Potom, do kraja 2008. godine je radio kao menadžer projekata iz oblasti zaštite životne sredine u Evropskoj Agenciji za Rekonstrukciju. Od početka 2009. godine do danas radi kao direktor projekata iz oblasti zaštite životne sredine u konsultantskoj firmi EPTISA (Španija).